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納濾技術(shù)是20世紀(jì)70年代中后期開發(fā)的一種新型膜分離過程,是從反滲透技術(shù)中分離出來的,由于其具有操作壓力較低,對一價(jià)、二價(jià)離子有不同選擇性,對水分子有機(jī)物有較高的截留率,節(jié)能等特點(diǎn),在90年代以后得到了迅速發(fā)展。一股認(rèn)為,納濾膜存在著納米級的細(xì)孔,且截留率大于95%的最小分子約為1nm,所以近幾年來這種膜分離技術(shù)被命名為納濾技術(shù)。日本學(xué)者大谷敏郎曾對納濾膜的分離性能時(shí)行了具體的定義:操作壓力<=1.50MPa,截留分子量200-1000,NaCl的截留率<=90%的膜可以認(rèn)為是納濾膜。現(xiàn)在,納濾技術(shù)已經(jīng)從反滲透技術(shù)中分離出來,成為介于超濾和反滲透技術(shù)之間獨(dú)立的分離技術(shù)。
納濾膜可以用于除去水中的無機(jī)鹽及有機(jī)物等,在過濾細(xì)菌、病毒及二價(jià)離子方面具有與反滲透膜相近的效果。
納濾膜使用脫鹽,而納濾膜更適用于水的凈化和軟化。
1、膜法軟化水。膜法軟化水是納濾膜的最重要的工業(yè)應(yīng)用之一。納濾膜一般可用于支除Ca、Mg等硬度萬分,以及三鹵甲烷中間體、異味、色度、農(nóng)藥、合成劑、可溶性有機(jī)物和蒸發(fā)殘留物質(zhì),并在低壓下實(shí)現(xiàn)水的軟化及脫鹽。膜法軟化水主要考慮的因素有進(jìn)料水質(zhì)、滲透水質(zhì)和回收率,是否加酸和防垢劑取決于進(jìn)料水質(zhì)和回收率;據(jù)滲透水質(zhì)和水量選擇膜組件、組件的數(shù)量和排列方式,以及相關(guān)的操作條件。
2、染料回用。活性染料印染余液用納濾膜經(jīng)滲濾和脫水達(dá)到純化和濃縮的目的就是這方面的例子。
超濾膜與微濾膜,微濾和超濾中使用的膜都是多孔膜。超濾膜多數(shù)為非對稱結(jié)構(gòu),膜孔徑范圍為1nm-0.05μm,是由一極薄具有一定孔徑的表皮層和一層較厚具有海綿狀和指孔結(jié)構(gòu)的多孔層組成的,前者起分離作用,后者起支撐作用。微濾膜有對稱和非對稱兩種結(jié)構(gòu),孔徑范圍為0.05-10μm。
超濾膜的應(yīng)用,典型應(yīng)用是從溶液中分離大分子物質(zhì)和膠體,所能截留的溶質(zhì)相對分子質(zhì)量范圍為500-500000。自從20世紀(jì)60年代以來,超濾很快從試驗(yàn)規(guī)模的分離手段發(fā)展成為重要的工業(yè)單元操作技術(shù),它已廣泛用于工業(yè)廢水處理,應(yīng)用得的是電泳涂漆過程;在超純水制備中超濾也是重要過程。城市污水處理、工業(yè)廢水處理以及生物技術(shù)領(lǐng)域都是超濾未來的發(fā)展方向。
微濾技術(shù)的應(yīng)用,微濾是所有膜過程中應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù),主要用于細(xì)菌、微粒的去除,廣泛應(yīng)用在食品和制藥行業(yè)中飲料和制藥產(chǎn)品的除菌和凈化,半導(dǎo)體工業(yè)超純水制備過程中顆粒的去除,生物技術(shù)領(lǐng)域發(fā)酵液中生物制品的濃縮與分離等。冷軋乳化液廢水處理,鋼鐵、機(jī)械等行業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生大量的含油乳化液廢水,主要為油脂,表面活性劑、懸浮雜質(zhì)和水,其中最難處理的是冷軋乳化液廢水。該類廢水的典型特點(diǎn)是:油處于乳化狀態(tài),油滴直徑在1μm以下;常規(guī)的處理方法難以得到理想的處理效果,在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的問題,處理后沙層的油含量仍較高,超過1000mg/L。這種廢水直接進(jìn)入工廠的廢水系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷加大,廢水處理成本升高。同時(shí),傳統(tǒng)的破乳、曝氣處理工藝也存在破乳劑用量過高、破乳效率較差等問題,處理過程中產(chǎn)生大量的油渣浮于水面,在槽底則產(chǎn)生污泥,現(xiàn)場操作環(huán)境惡劣,污染嚴(yán)重。
膜法處理含油廢水的基本原理是利用膜本身的微孔對油滴的截留效應(yīng)實(shí)現(xiàn)油水分離,屬物理處理過程。隨著環(huán)境保護(hù)重要性的提高和工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格化,膜分離作為污水濃度處理技術(shù)越來越受到環(huán)境科學(xué)工作者的重視。